转基因推动生物起源与进化

2013-07-28 | 作者: | 标签: 生物起源 进化


玉米的演化。图news.wustl.edu
 
 “转基因技术是纯人为创造的技术,是一种非自然的育种手段,在自然界中不存在转基因,培育转基因生物品种(系)违反了自然规律。”这是反对转基因生物育种的主要观点之一,观点并不正确,却得到不少人的认同。

对于这种错误的观点,有必要进行解释和纠正。那么,自然界中是否具有转基因的存在?我们可以从生物的起源和进化来讨论这一问题。

生物起源即转基因的产物

千差万别的生物体有一共同的起源,它们都是由核酸组成的基因决定其遗传性状,并且保持世代的稳定性。基因突变和重组是生物进化的主要动力,而这两者均依赖于遗传物质的转移。生物遗传物质的转移有两种方式,一种是纵向转移,即从亲代向子代转移;另一种是横向转移,即在不同生物物种之间转移。

自然界中一个物种在形成之后主要是以纵向的方式向其后代转移遗传物质,这就是我们通常所说的“种瓜得瓜,种豆得豆”。但我们所看到的瓜和豆仅是表面现象,实际上,变异是生物界永恒的主题,在DNA分子水平上绝大多数子代个体都与其亲代不一样。

在自然界中,遗传物质的变异是生物进化的动力,而普遍存在着的遗传物质的横向转移现象就是变异的重要原因之一。基因横向转移是基因突破物种界限,从一个基因组转移到另一基因组,这是自然界中最典型的转基因现象。

转基因只不过是人类从大自然那里学来的促进基因横向转移的一种方式。纵观生命的发展历程,我们可以看到,生物起源的本身就是大规模基因横向转移的产物。

生命体最初诞生的形式是以浮游细胞的状态存在的,海洋中最早出现的生物是原始单细胞生物,这些单细胞生物逐渐进化出了一些不同的功能。其中的一部分通过内共生过程,即一种细胞吞噬了另一种细胞的全部基因组,进而进化成了动物或植物;另一部分基本保持了其原始状态而成为今天的蓝藻和细菌。

植物中的叶绿体和线粒体以及动物中的线粒体都被认为是原始单细胞生物所俘获的其他单细胞生物基因组后所形成的。这些不同来源的基因组共生于一个生命体后在核基因组和质体及线粒体基因组之间发生了大量的基因交换,以协调二者之间的基因表达。例如,最近的研究结果证明,被遗传工程用为模式植物的拟南芥的核基因组中就至少有18%(约4500个)的基因来自于叶绿体等质体。在水稻核基因组中也发现了大片段的叶绿体DNA。

内共生产生的新的单细胞生物体显示出了无比的优越性和竞争优势,获得了新的进化动力,从单细胞进化到多细胞状态,进一步发展进化成为今天地球上郁郁葱葱、多姿多彩的生物。因此,植物和动物起源的本身就是大规模转基因的产物。

转基因推动生物进化

在漫长的生物进化过程中,转基因依然是重要的推动力之一。在微生物和蓝藻等低等生物的不同基因组之间,发生基因交换的自然现象十分普遍。而在高等生物与低等生物之间以及在高等生物中,跨物种的基因横向转移仍然广泛存在。

最近的研究表明,早期的水生植物从真菌中获得苯丙氨酸氨解酶基因是其进化为陆生植物的关键一步。类似的自然界中发生的植物转基因过程已有多个报道。例如,一种高粱的寄生植物——独脚金就获得了高粱基因组的DNA。而被科学家广泛用作植物转基因工具的农杆菌就是从自然界中已经被实施了转基因的植物中分离出来的。

自然界中的生物之间发生转基因的原因是非常复杂的,其中最主要的原因就是生物必须不断地进化,以便使自身在“物竞天择”的自然界中处于竞争优势,或者至少不被环境条件的变化所淘汰。而进化的源泉就来自于DNA的变化,转基因就是DNA改变的主要途径之一。

同其他技术一样,转基因技术本身是中性的,它既是生物进化的必然,也是人类育种技术发展的必然。转基因产品是否安全,主要看对其转的是什么基因,基因表达产生什么效果,而不是笼统地担心所有的转基因产品,更没有必要对其感到恐慌。因为科学家在进行转基因操作时,一般是有特定目标生物和特定育种目标的,对培育出的转基因品种,除了自然选择外,还有严格的人工选择,以保证其对环境和人类的有益无害。

与其他的品种改良技术一样,转基因是大自然教给我们的更加有效、准确的改良品种技术。对转基因技术培育出来的品种应该与通过其他方法培育出来的品种同等看待。在人口猛增、耕地锐减和环境日趋恶化的今天,我们就应该充分使用包括转基因技术在内的现代生物技术来造福人类和自然,去应对各种严峻的挑战。

(作者孙毅系山西省农科院生物技术研究中心主任、研究员,农业部科技委员会委员,原载于《中国科学报》 2012-02-14 ,原标题《转基因是生物进化及育种技术发展的必然》)

来源:

相关文章